JP4829326B2 - Method for inspecting and locating leaks and apparatus suitable for carrying out the method - Google Patents
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Description
本発明は、試験体または容器の壁における漏れをガス分圧の変化の測定および評価によって確認するための方法ならびに試験体または容器の壁における漏れをガス分圧の変化の測定および評価によって確認するための装置に関する。 The present invention relates to a method for confirming leakage in a specimen or container wall by measurement and evaluation of changes in gas partial pressure and to confirm leakage in a specimen or container wall by measurement and evaluation of changes in gas partial pressure. Relates to a device for
漏れもしくはリークをテストガス、有利にはヘリウムによって検査しかつ場合によっては確認することが知られている。このためには、漏れを検査したい壁が差圧にさらされる。高い方の圧力を伴った側ではテストガス分圧が増加させられる。漏れが存在している場合には、テストガスが通流する。低い方の圧力を伴った面には、テストガス分圧の上昇を記録するテストガスディテクタ、通常は質量分析計が位置している。 It is known to check for leaks or leaks with a test gas, preferably helium, and possibly confirm. For this purpose, the wall to be inspected for leaks is exposed to differential pressure. On the side with the higher pressure, the test gas partial pressure is increased. If there is a leak, the test gas will flow. Located on the surface with the lower pressure is a test gas detector, usually a mass spectrometer, which records the increase in the test gas partial pressure.
質量分析計は比較的高価であると共に敏感である。質量分析計は約10−4mbar以下の圧力でしか運転することができない。したがって、質量分析計の使用は比較的高い技術的な手間と金銭的な費用とに関連している。 Mass spectrometers are relatively expensive and sensitive. The mass spectrometer can only be operated at a pressure below about 10 −4 mbar. Thus, the use of mass spectrometers is associated with relatively high technical effort and financial costs.
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改善すると共に該方法を実施するために適した装置を改良して、技術的な手間と金銭的な費用とが削減されているようにすることである。 The object of the present invention is to improve a method of the type mentioned at the beginning and to improve the apparatus suitable for carrying out the method so that the technical effort and the financial costs are reduced. That is.
この課題を解決するために本発明の方法では、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認を、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施するようにした。さらに、前記課題を解決するために本発明の第1の装置によれば、酸素をテストガスとして使用する場合に酸素センサが設けられており、該酸素センサが、測定・評価装置に接続されており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施されるようにした。さらに、前記課題を解決するために本発明の第2の装置によれば、スニッファ先端部が、チャンバを備えた管路に接続されており、チャンバ内に酸素センサが位置しており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施されるようにした。 In the method of the present invention in order to solve this problem, the confirmation of the leak in the wall of the container in a positive pressure which is filled with oxygen-free gas, the gas by and the sniffer tip narrowing suck the sniffer tip the presence of oxygen in was incorporated sucked gas so as to implement to inspect by the oxygen sensor. Furthermore, according to the first apparatus of the present invention to solve the above-described problem, an oxygen sensor is provided when oxygen is used as a test gas, and the oxygen sensor is connected to a measurement / evaluation apparatus. cage, confirmation of the leakage at the wall of the container in a positive pressure which is filled with oxygen-free gas, oxygen presence of oxygen in the gas was incorporated sucked by and the sniffer tip narrowing suck the sniffer tip gas It was designed to be inspected by a sensor. Furthermore, in order to solve the above-described problem, according to the second device of the present invention, the sniffer tip is connected to a conduit having a chamber, the oxygen sensor is located in the chamber, Verifying leaks in the wall of the container in a positive pressure filled with free gas, to inspect the presence of oxygen in the gas was incorporated sucked by and the sniffer tip narrowing suck the sniffer tip gas by an oxygen sensor To be implemented.
酸素をテストガスとして使用することによって、酸素センサをテストガスディテクタとして使用することができる。固体電解質型酸素センサが使用されると有利である。この固体電解質型酸素センサは、かなりの時間以来、たとえば自動車触媒に対する排ガス監視で使用されている。固体電解質型酸素センサでは、この固体電解質型酸素センサを運転するために高真空は不要となる。固体電解質型酸素センサは、マイクロ構造で形成されている場合には広い範囲で線形であり、とりわけ十分に敏感であるので、本発明による漏れ検査は、ヘリウムリークテストに匹敵し得る感度で実施することができる。さらに、酸素をテストガスとして使用することは、この漏れ検査法の使用者に、多くの使用事例において特に有利であるガス、つまり酸素の存在が直接報知されるという別の利点を有している。 By using oxygen as the test gas, the oxygen sensor can be used as a test gas detector. Advantageously, a solid electrolyte oxygen sensor is used. This solid oxide oxygen sensor has been used since a considerable amount of time, for example in exhaust gas monitoring for automotive catalysts. In the solid electrolyte oxygen sensor, a high vacuum is not required to operate the solid electrolyte oxygen sensor. Solid electrolyte oxygen sensors are linear in a wide range when formed in a microstructure and are particularly sensitive enough so that the leak test according to the present invention is carried out with a sensitivity comparable to the helium leak test. be able to. Furthermore, the use of oxygen as a test gas has the further advantage that the user of this leak test method is directly informed of the presence of a particularly advantageous gas in many use cases, namely oxygen. .
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。 In the following, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、負圧下にある容器が符号1で示してある。この容器1には真空ポンプ2が弁3を介して接続されている。容器1内には酸素センサ4が位置している。この酸素センサ4は線路5を介して記録装置6に接続されている。付加的に容器1内には圧力センサ7が位置している。この圧力センサ7は線路8を介して記録装置9に接続されている。両装置6,9は評価ユニット11に接続されている。この評価ユニット11は警報器12に接続されている。容器1の壁に位置する漏れもしくはリークは符号13で示してある。
In FIG. 1, a container under negative pressure is indicated by reference numeral 1. A vacuum pump 2 is connected to the container 1 via a valve 3. An
漏れ13が容器1の排気された状態で発生すると、空気が容器1内に到達する。これによって、酸素分圧が変化する。このことは測定装置6によって確認される。この測定装置6自体は評価ユニット11を介して漏れ表示を生ぜしめる。圧力センサ7と測定装置9とによって、酸素分圧と全圧との比率、すなわち酸素濃度を評価することが可能となる。酸素濃度が、たとえば15%よりも高くなると漏れ表示が生ぜしめられ得る。
When the
さらに、容器1の排気の間、影響を与える予め既存の漏れ13を確認することも可能である。このことは、たとえば排気の間、規定された時点で測定された酸素分圧の値が評価ユニット11において、密な容器1に関して収容されかつメモリされた早期の測定値と比較されることによって行うことができる。
Furthermore, it is also possible to check in
さらに、図1に示した装置はスプレイガン15を有している。このスプレイガン15は、酸素不含のガス、たとえばN2を備えた圧力容器16に接続されている。第1の測定段階で容器1の壁における漏れ13が確認された場合には、容器1の、酸素不含のガスによる局所的な噴霧によって漏れ13の箇所をつきとめることができる。ガス噴流が漏れ13を通過する場合には、この時間の間、酸素は容器1内に進入しない。この結果、容器1内の酸素分圧の短時間の減少が生ぜしめられる。この減少は酸素センサ4によって記録され、測定装置6によって表示される。これによって、噴霧動作と漏れ13の位置との直接的な相関関係が付与されているので、漏れ13の箇所を正確につきとめることが可能となる。
Furthermore, the apparatus shown in FIG. 1 has a
酸素分圧の減少が急勾配であればあるほどかつ/または酸素センサ4の応答時間が小さければ小さいほど、益々迅速に漏れの箇所のつきとめを実施することができる。したがって、漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめることは、容器1の元々のガス充填が酸素不含である場合に特に敏感となる。さらに、分圧の減少には、酸素を消費するガスをテストガスとして使用することによって影響を与えることができる。このガス、たとえばプロパン、ブタンまたはこれに類するものでは、漏れ13の手前の酸素押退けの他にさらに、容器1に設けられた酸素センサ4の熱い表面で酸素消費が生ぜしめられるので、測定効果が増大されている。
As the oxygen partial pressure decreases more steeply and / or as the response time of the
図1に示した構成では、酸素センサ4と圧力センサ7とが空間的に分離されている。この分離は固体電解質型酸素センサの場合には省略することができる。なぜならば、通常、この固体電解質型酸素センサが加熱線材を装備しているからである。図2には、この種の酸素センサ4が示してある。共通の支持体18には、酸素センサ構成素子19(たとえば相互間に位置する固体電解質を備えた2つの白金電極)だけでなく加熱線材21も取り付けられている。この加熱線材21は、自体公知の形式で測定ブリッジ(図示せず)の構成部分を成していて、ひいては同時に熱伝導真空計の圧力センサの機能を有している。
In the configuration shown in FIG. 1, the
図3に示した実施例では、酸素不含のガスで充填された、正圧下にある容器1の漏れが検査される。この容器1は、その都度のガスに対する蓄え容器または試験体であってよい。この試験体は、漏れ検査の目的のために圧力容器20によって酸素不含のガスで充填されている。 In the embodiment shown in FIG. 3, the container 1 under positive pressure, which is filled with oxygen-free gas, is inspected for leaks. The container 1 may be a storage container or test body for each gas. This specimen is filled with oxygen-free gas by the pressure vessel 20 for the purpose of leak testing.
漏れ検査と漏れの箇所のつきとめとはスニッファ22によって行われる。このスニッファ22の先端部23は容器1にわたって案内される。スニッファ22には管路24が接続されている。この管路24はフィードポンプ25、たとえばダイヤフラムポンプの入口側に接続されている。吸い込まれたガス流は、スニッファ22とフィードポンプ25との間の経路に設けられたチャンバ26に到達する。このチャンバ26内には酸素センサ4が位置している。この酸素センサ4の信号は、図1に示した構成と同様に線路5を介して測定装置6に供給される。
The
スニッファ22が空気を吸い込んでいる限り、センサ4は空気中の酸素に基づき一定の信号を供給している。スニッファ先端部23が漏れを通過すると、酸素供給が減少させられるかまたは中断される。図1に示した実施例における漏れの箇所のつきとめに対して説明したように、酸素センサ4は酸素分圧の変化を記録するので、漏れの存在だけでなく漏れの位置も確認可能となる。この方法でも、酸素を消費するガスが容器または試験体1内に位置している場合には測定効果が増大される。
As long as the
図4に示した構成では、酸素含有のガスで充填された試験体1の漏れが試験チャンバ31内で積分法により検査される。自体公知の形式では、試験チャンバ31が管路32を介して真空ポンプ33によって排気される。管路32には、酸素センサ4を備えたチャンバ26が位置している。排気の間、酸素が試験体1から流出すると、この酸素がチャンバ26を通流しかつセンサ4と測定装置6とによって記録される。説明したように、測定結果と、密な試験体1における早期の測定との比較によって、より良好な漏れ検査結果が得られる。この目的は、試験チャンバ31が試験体1の挿入後に酸素不含のガスで充填され、これによって、既存の大気酸素が漏れ検査を妨害しないことによっても達成される。
In the configuration shown in FIG. 4, the leakage of the test body 1 filled with the oxygen-containing gas is inspected in the
1 容器
2 真空ポンプ
3 弁
4 酸素センサ
5 線路
6 測定装置
7 圧力センサ
8 線路
9 測定装置
11 評価ユニット
12 警報器
13 漏れ
15 スプレイガン
16 圧力容器
18 支持体
19 酸素センサ構成素子
20 圧力容器
21 加熱線材
22 スニッファ
23 先端部
24 管路
25 フィードポンプ
26 チャンバ
31 試験チャンバ
32 管路
33 真空ポンプ
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